西班牙教皇科米利亚斯 ICAI 大学的一名学生进行的一项详细研究强调了对生态安全和可持续产品的需求。虽然回收在循环经济中发挥着重要作用，但许多消费者不回收的原因有很多，包括空间不足、回收中心和收集容器不方便，或者不信任和/或不相信回收过程。组织需要一种模型，让每个人都更容易、更容易地进行回收利用。

在 e.Deorbit 提案中，空中客车 DS 工程师通过使用系统建模同时开发任务要求和架构来解决这些问题。他们开发了一个集成了安全和架构要求、系统功能、功能架构和操作概念 (CONOPS) 的 SysSML 模型。并行开发架构和需求有助于在项目的早期阶段验证需求，从而节省大量时间和金钱。虽然这种方法是向前迈出的重要一步，但 Airbus DS 工程师认识到，其优势受到以下事实的限制：支持架构开发所需的域模拟均由负责特定域的工程师手动单独运行。这些模拟的结果后来被上传到数据库，并用作系统模型和其他模拟的输入参数。直到所涉及的每个模拟都需要数天或数周的时间才能完成，整个系统对特定用例的性能才清楚。即使是单个案例，也需要大量的时间和精力来模拟整个系统的性能，从而限制了架构定义阶段可以运行的案例数量。这会产生潜在的错误和意外交互，当在详细设计阶段后期发现时，需要花费大量时间和金钱进行纠正。

在不影响强度的情况下减轻金属支架的重量

一家全球金融机构正在使用一个报告存储库，该存储库连接到整个企业使用的数十个应用程序和数据库系统，这些应用程序和数据库系统来自不同的地区和多个业务部门。每周，来自这些应用程序的数十万份报告被手动下载到一个集中位置供人们使用。文件格式通常是非结构化数据，通常是文本或 PDF。不同应用程序之间的报告格式没有一致性，甚至对于使用相同应用程序创建的报告也没有一致性。然后，最终用户将手动将文本/PDF 格式的数据复制到基于 Excel 的报告中，用于对账、证明、财务报告、日记帐分录和其他用途。

Faraone SRL 是一家意大利建筑构件供应商，面临着设计新型全玻璃栏杆的挑战，栏杆底部采用特殊的铝型材以将玻璃结构固定到位。目标是节省开发时间、材料和生产成本，同时提高铝型材的刚度。 Faraone 的开发工程师需要新的设计策略和特殊的优化工具来帮助实现这些目标。栏杆等建筑构件的设计可能具有挑战性，因为设计不仅必须美观，还必须满足多项安全要求和标准。此外，所有设计都必须在尽可能短的时间内开发出来。为了应对这些挑战，Faraone 的工程师、建筑师和设计师一直在寻找能够缩短设计和测试周期的解决方案。

Gator Motorsports 是佛罗里达大学的 SAE 方程式车队，面临着提高方程式赛车性能的挑战。该团队的目标是减轻汽车部件的重量并增加其强度，以获得更好的比赛性能和更快的设计。需要重新设计的关键部件包括踏板箱和悬挂曲柄。该团队的目标是为非专业周末越野赛车手开发和建造一款具有最佳整体设计、构造、性能和成本的单座赛车。挑战不仅在于设计和生产可靠的高性能车辆，还在于组织和管理团队为市场开发可行的产品。

该案例研究提出了海洋工业不同部门面临的四个不同挑战。第一个挑战是设计系泊系统，考虑系泊线的张力、浮标的运动、锚定能力以及系泊线与海床的相互作用。第二个挑战是为 ROV 飞行员培训配备模拟软件以及有关结构、电缆和脐带张力的实时数据。第三个挑战是有效评估潮汐能平台在复杂的风、波浪、水流和载荷下的运动/响应，并确保设计的可维护性。最后一个挑战是确定电缆铺设作业期间强潮流对电缆和驳船的影响，并确定平潮后必须铺设电缆的操作影响。

OHB System AG 是欧洲领先的航天公司，在卫星光学仪器的开发方面面临着重大挑战。该公司必须确保卫星镜子系统的结构安全，因此在开发过程中使用了 CAE 软件。面临的挑战是确保该设备在太空中能够正常运行并按预期持续使用，而不会出现任何疲劳故障。所有卫星部件都必须承受非常重的负载和振动，尤其是在发射过程中，一旦将它们发射到太空中，更换它们的成本将非常昂贵。工程师必须预测一些负载作为时间的函数（确定性负载），但他们只能统计估计其他负载（随机负载）。对于这些随机载荷，工程师通常采用随机环境，将来自发动机、声载荷或空气动力湍流的宽带和高频振动引入系统。

该案例研究提出了海上作业面临的三个不同挑战。第一个挑战是在潮汐平台分析中确定不同频率、幅度和方向的波浪中的翼梁响应。这对于了解不同海况对结构的影响至关重要。第二个挑战是拖曳操作分析，其任务是确定拖曳点在不同海况下如何移动。这对于确保拖曳作业的安全和效率非常重要。第三个挑战是电缆渡轮分析，其目标是确定电缆渡轮上的波辐射和衍射载荷。这对于了解作用在渡轮上的力并确保其稳定性和安全性是必要的。

面临的挑战是为假设的无筋砌体结构开发有效的抗震改造设计。这是米兰理工大学 ACTLAB（建筑计算与技术实验室）的学生 Davide Gamberini 的学士学位项目的一部分。该项目的重点是无筋砖石结构，这在意大利历史建筑中很常见。鉴于意大利被誉为欧洲地震最频繁的地区之一，迫切需要制定改进的改造策略以保护该国的文化遗产。面临的挑战是分析假设的无筋砖石建筑的结构，并找到结构改进措施以提高建筑物的抗震性能。

仿生塔是阿布扎比的一座高层塔楼方案，由愿景建筑实验室 (LAVA) 设计，是 LAVA 对未来建筑愿景的象征。该设计将自然的组织系统与先进的计算技术相结合，实现了极致轻盈、高效和精致的建筑表达。该建筑的结构表现是一种拟议的有机外骨骼，其作用是在结构上稳定建筑物。主要挑战是生成一种独特的结构形式，该结构形式重量轻且外观有机，以实现自由形式的外骨骼结构。

德累斯顿工业大学的学生方程式团队面临着设计和制造新型学生方程式转向柱支架的挑战。现有的转向柱安装座很复杂，由不同角度的四个不同区域组成，因此很难使用 5 轴铣床进行生产。生产该部件的解决方案由四个不同的铣削铝部件组成，这些部件全部用螺栓固定在一起。该团队正在寻找一种方法来简化设计和生产过程、减轻零件重量并提高其性能特征。

中国汽车制造商东南汽车面临着优化 DX7 车辆碰撞性能同时减少对物理测试的依赖的挑战。碰撞安全是研发过程中至关重要的一环，设计具有良好碰撞能量吸收性能的车身是汽车设计的主要目标之一。然而，由于原型碰撞测试的成本很高，仅通过反复试验来验证设计的可行性是不切实际的。虚拟仿真成功与否的关键取决于仿真结果是否准确反映了物理测试结果。 DX7 项目的目标是在时间和预算紧张的情况下实现最佳的耐撞性。两个主要挑战是确保 CAE 仿真结果准确反映物理碰撞测试以及分析和优化约束系统。

比伯拉赫应用科学大学，特别是建筑与城市发展研究所，面临着创造现代、功能性、刚性和轻型建筑设计的挑战。该大学希望为学生提供实践经验，并向他们介绍尖端的设计和工程工具。我们面临的挑战是创造出不仅美观而且结构高效且具有成本效益的设计。该大学还旨在促进工程师和建筑师之间更高水平的合作，减少设计迭代次数，并确保最终设计仍然忠实于最初的概念。

AMETEK 是全球领先的电子仪器和机电设备制造商，与洛克希德·马丁公司签约，为联合攻击战斗机 (JSF) 项目设计便携式飞行服冷却装置。冷却装置与飞行员冷却背心配合使用，可将飞行员的深部核心温度保持在 ≤ 100.4° F (38° C)。 JSF 项目旨在为美国海军、空军、海军陆战队和盟国提供价格实惠的下一代攻击机武器系统。驾驶这些飞机的飞行员要承受高达 9g 的高加速度，并且必须穿着抗荷服以防止停电。为了防止飞行员在驾驶舱和地面遭受热应激，需要便携式飞行服冷却装置。设计挑战是监控多个变量并开发发送到控制设备以自动进行这些调整的代码。冷水机组还必须在其功率限制范围内运行，以防止损坏。

达尔豪西大学是加拿大新斯科舍省的一所公立研究密集型机构，在保持其机械工程课程符合行业需求方面面临着挑战。这所非常注重研究和实际设计工作的大学收到了业界的反馈，称学生缺乏有限元分析 (FEA) 等基本工具的知识。虽然FEA被纳入课程中，但它只是最后一年的选修课，由少数学生选修，并在所有工作学期后完成。该大学认识到需要在早期阶段让每个机械工程专业的学生了解有限元分析的基础知识。此外，该大学需要确定最先进的工程工具，并为其在大型项目中的实施提供支持，同时管理预算限制。

德州仪器 (TI) 面临着表征其 FAST™ 观察器（其 InstaSPIN™ 技术的一部分）的挑战。该技术使设计人员能够识别、调整和完全控制任何类型的三相、变速、无传感器、同步或异步电机控制系统。该任务分配给了 C2000 团队的高级电机系统工程师 Dave Wilson。 Wilson 尝试通过设置带有电路板的测功机 (dyno) 系统来控制 FAST™ 观测器的特性。然而，这个过程缓慢、乏味，并且由于输出随时间和温度变化而变化，需要不断重新校准。此外，测功机无法测量电磁扭矩，只能测量轴扭矩。这是一个问题，因为他使用的硬件没有足够的能力来测试软件，因此无法正确测试软件。

Wilson Sporting Goods Co. 是一家领先的高性能运动器材制造商，在开发网球拍设计时希望缩短设计周期并提高产品价值。该公司希望利用模拟、自动化和优化技术来实现这一目标。威尔逊的创新中心威尔逊实验室对探索可应用于其复合网球拍线的层压复合材料有限元分析 (FEA) 的发展特别感兴趣。他们的目标是在几何方面完成一些独特或有机的东西。在此之前，复合材料的有限元分析在球拍行业中几乎不存在。威尔逊认识到其作为叠层设计以及重量、强度、刚度和简单性优化的更好工具的潜力，决定在行业中采用该技术方面发挥主导作用。

现代摩比斯是核心汽车零部件的领先生产商，在提高电磁兼容性 (EMC) 分析过程的效率和缩短时间方面面临着挑战。该公司使用屏蔽外壳来防止电子产品受到外部场和电磁 (EM) 泄漏。然而，这些外壳的完整性常常受到用于可见性、通风或接触内部组件的孔和槽的影响。这些开口允许外部电场和磁场渗透到内部空间，在那里它们可以耦合到印刷电路板（PCB），在内部导体上感应电流和电压。因此，对于现代摩比斯来说，了解屏蔽罩在存在这些孔的情况下的电磁屏蔽效果至关重要。

空中客车直升机公司的重量与平衡 (W&B) 团队在概念化阶段面临着收集和分析数据以预测产品重量的挑战。该团队必须以标准化方式从广泛的利益相关者那里收集相关的最新数据。然而，这个过程被证明是一个障碍，减慢了数据询问和随后的决策过程。手动数据上传系统不允许创建可以由不同产品开发部门内部或供应商外部实时更新的标准化报告。 Altair 的任务是为这些问题找到解决方案。

中国商用飞机有限责任公司（COMAC）面临着设计中国第一架国产大型客机的挑战。随着科学技术的飞速发展，越来越多的机载无线电设备被安装在飞机上，导致天线数量越来越多，频率范围也非常广泛。但由于飞机本身长度有限，没有太多空间放置天线。机身引起的天线方向图畸变和天线间的电磁兼容性是人们重点关注的问题。飞机在起飞、降落或飞行过程中，可能会受到来自地面、空中或海上船舶的高功率无线电收发机的辐射，造成电磁环境问题。这些电磁波被称为高强度辐射场（HIRF），可以在机载设备周围感应电磁场或在互连电缆上感应高频电流，导致关键/关键设备功能紊乱或丢失，危及飞机安全飞行的能力和土地。另一个问题是电磁兼容性（EMC），这是随着电子设备和系统的日益复杂而逐渐建立起来的一门交叉学科。迫切需要一种全面的电磁仿真和分析工具，以消除电磁辐射场对人员和设备造成的危害，提高飞机在复杂电磁环境下的安全性和可靠性。

福特的电池核心团队在与车辆开发协同工作时面临着挑战。汽车电气化工程团队需要一个非常详细的电池阵列 CAE 模型，包括设计中考虑的每个电池和各种封装配置。这个详细的模型对于使用 CAE 模拟预测电池结构的鲁棒性是必要的。然而，当数据传递给整车团队时，详细的模型可能会增长到数百万个元素，需要大大简化。详细的电池模型与整车模型的复杂性相结合，显着减慢了周期时间，并阻碍了两个团队进行优化和设计探索的能力。

欧洲航空航天制造商 Thales Alenia Space 热衷于探索增材制造 (AM) 在其空间卫星开发项目中的潜力。该公司希望研究增材制造与设计优化技术相结合的减重潜力。面临的挑战是找到一种将这些技术与新制造技术结合使用的方法。泰雷兹阿莱尼亚宇航公司选择卫星的铝制过滤器支架作为该研究的测试用例。该支架需要其支撑部件的结构载荷、通过过滤器的气流的热载荷以及太空旅行的极端温度的独特组合。该研究的主要目标是使用设计优化技术来降低支架的热合规性，同时优化组件的重量并为增材制造工艺的最终设计做好准备。

Bremar Automotion 是一家位于澳大利亚墨尔本的工程设计公司，面临着通过全尺寸防滚架物理测试来确认计算机建模准确性的挑战。这是获得澳大利亚汽车运动联合会 (CAMS) 和国际汽车联合会 (FIA) 认证的先决条件。防滚架是任何赛车的一项重要安全功能，旨在在发生事故时保护驾驶员，特别是涉及车辆侧翻的事故。在许多车辆中，防滚架还构成底盘的主要结构，它们通常是刚度、安全性、重量和成本之间的复杂折衷方案。作为认证过程的一部分，Bremar Automotion 需要通过将 FIA 指定的防滚架载荷应用于结构来构建和测试全尺寸防滚架。需要进行破坏性测试来确认其计算机建模的准确性并向国际汽联证明其能力。

韩国气象局 (KMA) 面临着降低能耗的挑战，同时保持其新型超级计算机 4 单元（Cray® XC40™ 系统）的性能。该系统配备了超过十万个计算核心，每秒运行千万亿次计算作业，消耗大量能源并产生高热量。为了平衡运行，保持国家气象超级计算机中心 (NCMS) 处于凉爽和恒温状态至关重要。然而，超级计算机4号单元所需的能源消耗增加，给空调（A/C）系统的运行带来了巨大的负担。 KMA 需要确定处理额外能源消耗和冷却需求的要求。

全球半导体设计和制造公司德州仪器 (TI) 的 C2000 MCU 团队面临着表征其新软件产品 InstaSPIN™ 的挑战。该软件使设计人员能够识别、调整和完全控制任何类型的三相、变速、无传感器、同步或异步电机控制系统。它使用 TI 的新型软件编码器，即一种名为 FAST™（磁通、角度、速度和扭矩）的无传感器观测器，嵌入在 Piccolo 器件的只读存储器 (ROM) 中。 Dave Wilson 是 C2000 Group 的高级电机系统工程师，他的任务是描述 FAST™ 观测器的特性并为其开发数据表。然而，由于输出随时间和温度变化而变化，该过程缓慢而乏味，并且需要不断重新校准。此外，他使用的硬件没有足够的能力来测试 FAST 软件。

高等理工学院 (ÉTS) 阵风队由一群航空航天工程师、教师和学生组成，他们面临着设计、建造一艘 C 级双体船并参加“小美洲杯”比赛的挑战。比赛规则规定，双体船的长度必须小于25英尺，最大宽度为14英尺，航行面积小于300平方英尺。这提出了重大挑战，因为双体船需要在不到 18 个月的时间内建造完成。尽管水翼的表面积不到两平方英尺，但仍需要能够将整艘船及其两名船员升出水面。刚性翼帆中心的 30 英尺桅杆可承受近 4000 磅的压力，而重量不到 30 磅。该团队需要推动创新并使用尽可能最好的材料来满足这些要求。

加州理工波莫纳方程式 SAE (CPPFSAE) 团队是一支参加 Formula SAE® 竞赛的学生管理团队，在寻求在比赛中名列前茅的过程中面临着重大挑战。每年，该团队都寻求应用新材料和技术来改进他们的赛车。然而，复合材料等新材料的引入提出了新的要求以及设计和开发挑战。该团队的目标是利用每种材料的优势，例如轻质设计或刚度潜力，但每种材料都必须单独设计。当团队决定设计和优化新的轮壳时，出现了一个特殊的挑战。他们需要一个软件工具来创建复合层压板设计。他们在使碳纤维层压板预浸料符合模具方面遇到了困难，他们试图通过增加减体积周期数并改用热减体积来解决这个问题。车轮上的后加工过程也是必要的。

建筑行业正在见证建筑越来越高、越来越精致的趋势，世界上最高的摩天大楼哈利法塔高达 828 米。这个高度带来了独特的挑战，特别是在有效地将人们从底层运送到顶层方面。传统电梯系统通过位于建筑物顶层的电缆系统运行，最大运行高度可达 400 米，仅为世界最高建筑距离的一半。这需要乘客乘坐两部或更多部电梯才能到达顶层。领先的电梯公司蒂森克虏伯电梯 (ThyssenKrupp Elevator) 开发了一款电梯，该电梯使用连接到轿厢框架的电磁驱动器，无需屋顶安装电缆，并允许电梯运行 800 米的完整距离。然而，这种新系统无法承载与传统电梯一样多的重量。面临的挑战是确保新设计尽可能轻，以最大限度地提高客舱的装载能力。

Sigma Connectivity 是一家总部位于瑞典的领先开发服务组织，面临着处理各种模拟学科的挑战，例如弯曲、扭转、连接器稳定性影响和热加热。连接解决方案的开发需要研究多种应用领域。手机等产品必须通过有关这些因素的某些测试。 Sigma Connectivity 没有构建昂贵的原型进行物理测试，而是通过创建虚拟原型并在产品开发过程的早期使用仿真来节省时间和成本。然而，为了解决所有需要的模拟学科，公司必须投资软件解决方案，而这些解决方案通常来自不同的软件供应商。这导致许可工作和成本增加。 Sigma Connectivity 寻求减少软件供应商的数量，同时至少保持或理想情况下提高他们解决所需仿真学科的能力。